海上平台电池间通风系统设计

张勇青,王成甲，张勇亮,王 雨

(1.海洋石油工程股份有限公司,天津 300451；2.中海油东方石化有限责任公司,海南 东方 572600；3.中国石油青海油田分公司,青海 花土沟 736202)

海上平台电池间通风系统设计

张勇青1,王成甲1，张勇亮2,王 雨3

(1.海洋石油工程股份有限公司,天津 300451；2.中海油东方石化有限责任公司,海南 东方 572600；3.中国石油青海油田分公司,青海 花土沟 736202)

基于海上平台电池间的复杂性及特殊性，文章以QHD32-6综合调整项目为实例，详细介绍了电池间通风系统的设计方案，并针对常规电池间排风量的计算原则进行了优化，优化后的方案既保证了排除和稀释蓄电池充放电时所产生的热量和易爆气体，又达到了节约能源的目的。该研究工作为今后海上平台暖通空调的系统设计提供了参考，对海洋工程领域中的暖通空调系统设计完善具有一定意义。

电池间；通风方案；排风量计算；优化

海上平台的所有数据和信息都是由中央控制系统和消防系统来控制、处理、分析和储存，如果这些设备在运行过程中突然断电，不但造成数据和信息丢失；甚至引发重大安全事故。不间断电源(UPS)为这些供电要求质量高，而且不能中断供电的负载提供不间断电源，它是海上油气田供电系统的重要组成部分。蓄电池作为UPS系统的重要组成部分和最后一道电源保障，它的优劣直接关系到UPS系统的可靠程度。蓄电池在正常充放电时会产生热量和易爆气体(氢气)，并且蓄电池的容量受周围温度影响较大，因此，储存蓄电池的电池间的通风系统设计极其重要。

1 电池间通风方案设计

1.1 项目概况

秦皇岛32-6 综合调整项目位于我国渤海海域，共包含4个平台。平台常年处于相对湿度大、含盐浓度高的环境中，项目周边环境温度为-13～32 ℃，相对湿度为45%～70%。

1.2 室内参数的确定

海上平台电池间室内环境温度必须保障蓄电池的正常运行和房间内FM200灭火剂的正常释放。蓄电池长期在低温下运行时容量会有所降低，当在-15 ℃以下使用时，蓄电池化学成分将发生变化而不能充电。为避免蓄电池容量受房间内温度过低导致损耗较大，电池间内的最低温度必须得到保障。另外，电池间采用FM200消防系统，安全专业标准规范(GB 50370—2005)要求，FM200安全释放的最低温度要求为-10 ℃。

综合以上因素，经过蓄电池生产厂家确认后，设计人员将本项目电池间室内环境参数确定为5～45 ℃(注：电池间内配备电热风机保证冬季室内最低温度不低于5 ℃)。

1.3 电气防爆和防护等级的确定

由于蓄电池充放电时会释放易爆气体(氢气)，因此本项目电池间属于二类危险区，电气设备应选用防爆型，防爆等级为Exd II CT4。

由于电池间通风设备长期处于海洋潮湿环境中，所以室内运行设备防护等级为IP23，室外运行设备防护等级为IP56。

1.4 通风方式的确定

《海上固定平台安全规则》7.7.2.7规定：总充电功率小于或等于2 kW的蓄电池间可采用自然通风，其出风管应通至露天甲板；总充电功率大于2 kW的蓄电池间应采用机械通风，其通风装置应为防爆型[1]。

由于海上平台的蓄电池容量均大于2 kW，故电池间的通风方式为机械通风，房间内设置2台离心式排风机排除房间内易爆气体，另设置1个自然进风口满足室内空气的循环要求，房间内部设置1台热风机保证房间温度符合要求。

为避免危险气体影响相邻非危险区，电池间按照负压设计(机械排风/自然进风)，进风管道和排风管道上均装有防火风闸，以满足释放灭火介质前的遥控关闭要求。

1.5 房间排风量的确定

根据Q/HS 3008—2003《海上平台暖通空调系统设计方法》：机械通风的蓄电池换气次数一般应选30次/小时，还应按充电时散发的热量进行排风量计算，然后将两者进行比较取其大者。由于电池散热量较小，因此在实际设计时一般取电池间的排气量按照换气次数为30次/小时计算。

但因本项目电池间为保证房间最低温度，冬季配备了电加热风机，采用常规的30次/小时换气次数，会导致该房间的新风量过大，使得该热风机加热负荷过大，大功率防爆热风机的采办及布置均存在困难，而且更会在后期实际运行过程中极大程度的耗费电能。

为保证完全排除蓄电池充放电时所产生的易爆气体，同时达到降低房间新风量的目的，设计人员查找《海上固定平台安全规则》、ISO15138—2007等多个国内外标准，最终确定优化后的电池间排风量设计原则如下。

1)电池间换气次数依据固定平台安全规则进行设计，采用12次/小时。

2)根据换气次数得到的排风量与房间内氢气量稀释至其25%易燃下限所需的排风量相比较，二者取大值。

3) 电池间内部设置氢气探头并与风机连锁，当室内氢气探测达到20%L.E.L时，警报器启动，备用风机同时启动以加强排风，稀释危险气体。

本项目经过改进后的电池间通风系统设计方案，与传统设计方案相比，既保证了排除和稀释蓄电池充放电时所产生的热量和易爆气体，又达到了节约能源的目的。以QHD32-6综合调整项目新建的4个平台为例，优化后的设计方案相对于传统设计方案，电加热器每年可节约8万千瓦时，按照25年寿命期内共可节约200万千瓦时，从而大大节约了能源的损耗，见表1。

表1 4个平台不同换气次数下电池间电热风机年耗电量对比 kW·h

1.6 通风管路布置要点

1)电池间排风口用风道引至平台外部，以防止易爆气体的聚集[2]。

2)电池间内气流组织要考虑气流从最小污染区流向最大污染区，要防止出现死角[2]。

3)《海上固定平台安全规则》规定：电池间进风口应设于低处(安全区)，排风口则应尽量设于高处[1]。

4) GB/T 11799—2008《船用防爆离心通风机》规定:电池间防爆风机进风口应设有不锈钢或黄铜保护安全防护网。本项目防爆风机排风口和自然进风口均配备了黄铜保护网。

5)《海上固定平台安全规则》规定：对于A级和B级防火要求的舱壁，当通风管净截面超过0.02 m2时，通舱管件长度应至少900 mm，最好在墙壁两侧各为450 mm[1]。本项目电池间舱壁防火等级为A60，故穿舱件长度为900 mm。

6)为避免风速过大带来的噪音和阻力问题，或风速过小造成的初投资增加和布置困难的问题，电池间通风管道内部风速应满足Q/HS 3008—2002《海上平台暖通空调设计方法》。

2 结束语

电池间通风系统的首要问题是安全性，排风量的稀释能力一定要符合标准规范；其次要考虑到节约能源的问题，避免过多的浪费。本文通过QHD32-6综合调整项目为典型实例，系统的介绍了海上电池间通风系统设计方案，有效地保证了房间内部蓄电池的正常工作，对今后类似海上平台的通风系统设计提供了一定的借鉴。

[1] 中华人民共和国国家经济贸易委员会.海上固定平台安全规则[M].北京：中华人民共和国国家经济贸易委员会出版社，2000.

[2] 中国船舶工业总公司.中国船舶设计手册——冷藏、通风空调篇[M].北京：国防工业出版社，1999.

In view of the complexity and specificity,the design plan of ventilation system is presented for the battery room ,the air volume calculating method is optimized based on the QHD 32-6 project.The optimized plan not only dilutes heat and explosive gas which is generated by battery charge and discharge,but also achieves the purpose of energy conservation.The research provides some references for system design of the offshore platform HVAC systems with guiding significance for such design in the field of marine engineering.

battery room;ventilation plan;air volume calculating;optimize

张勇青(1986-)，男，河南许昌人，工程师，大学本科， 主要从事海洋石油平台机械设计工作。

TE991.8

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.04.015

2017-02-07